Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Заміховський Л. М., Скрип’юк Р. Б., Незамай Б. С.Стр 1 из 3Следующая ⇒
Заміховський Л. М., Скрип’юк Р. Б., Незамай Б. С.
З-26Елементи і пристрої автоматики: лабораторний практикум. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. – 95 с.
МВ 02070855-6069-2013
Лабораторний практикум містить методичні вказівки для проведення лабораторних занять з дисциплін «Елементи і пристрої автоматики». Розроблений відповідно до робочої програми навчальної дисципліни. Призначений для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050201 – “Системна інженерія”
УДК 681.58 ББК 32.96-04
© ІФНТУНГ, 2013 ЗМІСТ
ВСТУП………………………………………………………………4 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1 Дослідження мостових вимірювальних схем перетворювачів……………………………..5 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2 Дослідження універсальних аналогових фільтрів………………………………………..………11 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3 Дослідження аналого-цифрового перетворювача…………………………………………………..….20 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 Дослідження цифро-аналогового перетворювача……………………………………………………..27 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5 Синтез цифрових фільтрів…….30 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6 Дослідження терморезистивних перетворювачів…………………………………………………….36 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7 Дослідження термоелектричних перетворювачів…………………………………………………….41 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8 Дослідження індукаційних перетворювачів…………………………………………………….45 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9 Дослідження тензорезистивних перетворювачів …………………………………………………….52 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10 Дослідження індуктивних перетворювачів…………………………………………………….63 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 11 Дослідження вимірювальних підсилювачів……………………………………………………….68 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 12 Дослідження напівпровідникового підсилювача потужності………………….71 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 13 Дослідження напівпровідникових перемикаючих елементів………………….77 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 14 Дослідження динамічного режиму роботи двигуна постійного струму……………………..82 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 15 Дослідження схеми керування чотирьохшвидкісного електродвигуна…………………………..88 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 16 Синтез схем аналого-цифрових перетворювачів…………………………………………………….91
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ…………...…………94 ВСТУП
Автоматика — загальна назва різноманітних механічних, електричних, пневматичних, гідравлічних та електронних пристроїв, які застосовують для автоматизації технологічних процесів, дискретних, неперервсних та гібридних виробництв - ТЕЦ, конвеєрів, верстатів з числовим програмним керуванням, промислових роботів, споруд, а також транспортних засобів та транспортної інфраструктури. Вивчення дисципліни “Елементи і пристрої автоматики” має своєю метою ознайомлення студента з типовим спектром засобів вимірювання та перетворення інформації, що реалізуються нижнім рівнем систем автоматизації. Наведений лабораторний курс призначений сформувати навички, що в майбутньому допоможуть вирішувати реальні завдання побудови автоматизованих систем управління. Лабораторна робота № 1
Тема: дослідження мостових вимірювальних схем перетворювачів
Технічне забезпечення: ПЕОМ, програма EWB 4.0, або аналогічна. Хід роботи Скласти схему, аналогічну до наведеної на рисунку 1.3 відповідно до варіанту завдання (таблиця 1.1).
Рисунок 1.2 – Приклад схеми дослідження
Знайти таке значення R4, при якому схема збаланосована. Переконатись, за допомогою моделюючої програми, що у збалансованої схеми струм, що проходить через R1, рівний нулю. Зробити звіт.
Таблиця 1.1 – Варіанти завдань
Контрольні питання. 1 Принцип роботи мостових схем. 2 Умова рівноваги мостів. 3 Чутливість мостів. 4 Автоматичні мости. 5 Похибки мостових схем. 6Навести приклади застосування мостових схем у вимірювальних перетворювачах.
Лабораторна робота №2
Тема: дослідження універсальних аналогових фільтрів
Технічне забезпечення:ПЕОМ, програма EWB 4.0, або аналогічна. Хід роботи Скласти схему, аналогічну до наведеної на рисунку 2.6 відповідно до варіанту завдання (таблиця 2.2).
Зробити звіт.
Таблиця 2.2 – Варіанти завдань
Контрольні питання 1 Відмінність амплітудних коректорів від фазообертачів. 2 Методи апроксимації частотних характеристик фільтрів і їх застосування. 3 Основні параметри і характеристики аналогових фільтрів. 4 Типи частотних фільтрів. 5 Швидкодія і добротність аналогових фільтрів.
Лабораторна робота №3
Тема: дослідження аналого-цифрового перетворювача
Технічне забезпечення: ПЕОМ, програма EWB 4.0, або аналогічна.
Рисунок 3.4 – АЦП послідовної апроксимації з принципом роботи
Порозрядне зважування є найбільш популярним методом аналогово цифрового перетворення. Ці схеми мають помірну ціну, забезпечують швидкість перетворення від помірної до високої і хорошу точність. Для n-розрядного АЦП перетворення аналогової напруги в число потребує n-часових тактів. Перетворювач складається з джерела опірної напруги, задатчика часу (тактових імпульсів), ЦАП, компаратора і регістра послідовних наближень (в виді інтегральної схеми). Регістр послідовних наближень (РПП) складається з регістра зберігання, регістра зсуву і відповідної керуючої логіки. Перетворення починається з встановлення “1”, в старший розряд регістра зберігання і “0” у всі інші. ЦАП перетворює старший розряд в аналогову напругу, рівну 0,5 Umax (половині повної шкали аналогової напруги). Компаратор порівнює вихід ЦАП з аналоговою вихідною напругою. Якщо вхідна напруга більша, ніж вихідна ЦАП, то в комірці старшого розряду зберігається “1”, в іншому випадку в цій комірці встановлюється “0”. Регістр зсуву на початку наступного часового такту зсуває “1” в наступний молодший розряд. Якщо вихідна напруга ЦАП при цьому менша ніж Uвх, то в наступному розряді встановиться “1”, в іншому випадку в наступному розряді встановиться “0”. Процес продовжиться до того часу, поки не будуть перевірені всі розряди. Точність АЦП послідовних наближень не може бути вище точності використовуваного в ньому ЦАП, а зазвичай значно менша. Нагадаємо ще раз, що ці перетворення випускаються у вигляді інтегральних схем.
Хід роботи 1. Розробити і змоделювати схему паралельного АЦП який би відповідав таким характеристикам:
2. Оцифрувати синусоїдний сигнал за допомогою бібліотечного АЦП, здійснити зворотне перетворення. Контрольні питання
3.1 Принцип роботи паралельних АЦП. 3.2 Принцип роботи інтегруючих АЦП. 3.3 Принцип роботи АЦП з послідовною апроксимацією. 3.4 Застосування АЦП. 3.5 Точність АЦП. 3.6 Переваги і недоліки різних типів АЦП.
Лабораторна робота №4
Тема: дослідження цифро-аналогового перетворювача
Технічне забезпечення: ПЕОМ, програма EWB 4.0, або аналогічна.
Хід роботи 1. Зібрати схеми чотирирозрядних ЦАП. Дослідити схему чотирирозрядного двійково-зваженого ЦАП. За результатами заповнити таблицю
2. Дослідити схему чотирирозрядного ЦАП типу R-2R. За результатами заповнити таблицю аналогічну попередній. Контрольні питання 1 Призначення ЦАП. 2 Типи ЦАП. 3 Переваги і недоліки різних типів ЦАП. 4 Основні складові похибки ЦАП. Лабораторна робота №5
Тема: синтез цифрових фільтрів
Технічне забезпечення: ПЕОМ, MatLAB 6.0.
Хід роботи Спроектувати цифрові фільтри різних типів відповідно до варіанту. Порівняти їх АЧХ.
Таблиця 5.2 – Завдання до роботи
Контрольні питання 1 Апроксимація характеристик фільтрів поліномами Бесселя, Баттерворта і Чебишева. 2 Порядок фільтра. 3 Основні характеристики фільтрів. 4 Що таке імпульсна характеристика пристрою? 5 Що таке перехідна характеристика пристрою? 6 Що таке полюси і нулі фільтра?
Лабораторна робота №6
Тема: дослідження терморезистивних перетворювачів
Технічне забезпечення: ПЕОМ, віртуальний стенд
Хід роботи Запустити схему дослідження (рисунок 6.1). Вибрати платиновий термометр опору. Записати значення вихідного сигналу для різних значеннях температури. Побудувати графік.
Рисунок 6.1 – Схема проведення лабораторної роботи
Повторити дослідження для мідного термометра опору.
Контрольні питання 1 Принцип роботи термоперетворювачів опору. 2 Вимоги до матеріалів чутливих елементів серійних термометрів опору. 3 Класифікація термометрів опору. 4 Клас точності термометрів опору. 5 Переваги і недоліки різних типів терморезисторів. 6 Застосування терморезисторів для вимірювання неелектричних величин. Лабораторна робота № 7
Тема: дослідження термоелектричних перетворювчів Мета: Ознайомлення з роботою термоелектричних термо-метрів Технічне забезпечення: ПЕОМ
Хід роботи Запустити схему дослідження (рисунок 7.2). Записати значення вихідного сигналу для різних значеннях температури. Побудувати графік залежності ТЕРС від температури.
Рисунок 7.2 – Схема проведення лабораторної роботи
Повторити дослідження для двох різних типів термопар.
Контрольні питання 1 Принцип дії термопар. 2 Способи зняття вихідного сигналу з термопари. 3 Матеріали, які застосовуються для виготовлення термопар 4 Температурний діапазон термопар різного типу. 5 Похибки термопар. 6 Способи компенсації температури холодних кінців. Лабораторна робота № 8
Тема: дослідження індукційних перетворювачів
Мета: Ознайомитись з роботою індукційних перетворювачів Технічне забезпечення: ПЕОМ
Хід роботи Запустити схему дослідження (рисунок 8.4). Зарисувати вихідні сигнали. Змінити швидкість обертання валу. Повторити дослідження. Підготувати звіт.
Рисунок 8.4 – Схема дослідження індукційного переторювача Контрольні питання 1 Загальний принцип дії індукційного перетворювача. 2 Перетворювачі швидкості, вібрації та тахометричні перетворювачі. 3 Імпульсні перетворювачі. 4 Похибки індукційних перетворювачів. 5 Способи збудження частотних перетворювачів. 6 Застосування індукційних перетворювачів. Лабораторна робота №9
Тема: дослідження тензорезистивних перетворювачів
Мета: ознайомитись з принципами роботи тензорезистивних перетворюючих елементів
Технічне забезпечення: ПЕОМ
Хід роботи Запустити схему дослідження (рисунок 9.3), визначити залежність вихідного сигналу вимірювального кола перетворювача від прикладеної сили, побудувати одержану залежність у формі графіка.
Рисунок 9.3 – Схема дослідження тензоперетворювача Конторольні питання 1 Суть явища тензоефекту. 2 Пружні, непружні деформації. 3 Похибки дротяних, фольгових, напівпровідникових тензорезисторів. 4 Характеристики тензочутливих елементів. 5 Схеми включення тензочутливих елементів. 6 Застосування тензорезистивних перетворювачів. 7 Конструкція напівпровідникових тензорезисторів. Лабораторна робота №10 Тема: дослідження індуктивних переворювачів Мета: ознайомлення із принципом роботи індуктивних перетворювачів Технічне забезпечення: ПЕОМ
Хід роботи Запустити схему дослідження, визначити залежність вихідного сигналу вимірювального підсилювача від переміщення ярма індуктивного перетворювача. Побудувати графік.
Рисунок 10.2 – Схема дослідження Контрольні питання 1 Поняття контролю. 2 Поняття автоматичний і автоматизований. 3 Типи приладів контролю розмірів. 4 Схема командного пристрою активного контролю. 5 Схема відліково-командного пристрою з індуктивним перетворювачем. 6 Способи розміщення обмоток залежно від типу магнітопровода індуктивного перетворювача. Лабораторна робота №11 Тема: дослідження вимірювальних підсилювачів Мета: Ознайомитись з роботою диференційних, вимірювальних і мостових підсилювачів Технічне забезпечення: ПЕОМ
Лабораторна робота № 12
Тема: дослідження напівпровідникового підсилювача потужності Мета: Ознайомитись з роботою підсилювачів потужності
Технічне забезпечення: ПЕОМ, EWB 4.0
Хід роботи
Змоделювати роботу найпростішого двотактного підсилювача потужності в класі АБ. Побудувати характеристику передачі сигналу. Зміною опіру RC ланки відносно значення 100 Oм усунути нелінійні спотворення синусоїдального підсиленого сигналу. Визначити динамічний діапазон підсилення підсилювача.
Контрольні питання 1 Застосування підсилювачів потужності. 2 Типи підсилювачів потужності. 3 Яка з схем включення транзистора забезпечує підсилення за потужністю? 4 Що таке схема Дарлінгтона? 5 Способи зменшення нелінійних спотворень підсилювача. 6 Способи збудження двотактних підсилювачів. Лабораторна робота №13
Тема: дослідження напівпровідникових перемикаючих елементів
Мета: вивчення переключаючи властивостей тиристора
Технічне забезпечення: ПЕОМ
Хід роботи
Зібрати схему фазового керування потужністю. Змоделювати її роботу. Приклад виконання наведено на рисунках 13.4, 13.5.
Рисунок 13.4 – Схема дослідження
Рисунок 13.5 – Аналіз перехідних процесів Контрольні запитання
1 Що таке КУВ? Тиристор? Диністор? Семістор? 2 Принципи керування потужністю з допомогою напівпровідникових переключаючих елементів. 3 Пояснити досліджувану схему. Лабораторна робота №14 Тема: дослідження динамічних режимів двигуна постійного струму Мета: вивчення динамічних режимів двигуна постійного струму; розрахунок його параметрів і побудова перехідних характеристик
Технічне забезпечення: ПЕОМ, MathCad 6.0
Рисунок 14.1 – Схема синхронної машини Якщо обмотка збудження розміщена на роторі, що обертається з частотою n, то обмотки статора перетинаються магнітним потоком Ф і в них індукується ЕРС з частотою Таким чином, і в синхронній машині магнітні поля статора і ротора взаємно непорушні. Це властиво для будь-якої кутової швидкості ротора, оскільки частота ЕРС обмоток статора міняється із зміною швидкості ротора. Таким чином, синхронна машина може працювати тільки із ковзанням, рівним нулю. Машина постійного струму утворюється із синхронної, якщо її якір обладнати колектором, який в генераторному режимі грає роль випрямляча, а в режимі двигуна – перетворювача частоти (рисунок 14.2). завдяки наявності колектора по обмотці якоря проходить змінний струм, а в зовнішньому колі, пов’язаному з якорем, – постійний. Особливість роботи колекторної машини в порівнянні із статичними випрямлячами і перетворювачами частоти буде показано нижче.
Рисунок 14.2 – Машина постійного струму
Подібність електричних машин усіх типів породжує схожість і в окремих питаннях теорії і конструкції машин. Не тільки вал, підшипники, вітряки, станина, підшипникові щити мають схожу конструкцію у всіх електричних машин. Якір машини постійного струму збирається з тонких (0.35-0.5 мм) листів електротехнічної сталі таким же чином, як якір синхронної машини і сердечники ротора та статора асинхронної машини. Схожу конструкцію мають і зубцевої зони всіх машин. Окремо стоїть колектор машини постійного струму – досить специфічний і трудомісткий вузол машини. Проте при випуску машин малої потужності постійного струму і синхронних, і навіть машин постійного струму, асинхронних (машин постійного струму з розподіленими обмотками) можлива суттєва уніфікація.
Хід роботи Використовуючи програмне середовище MatCAD розрахувати параметри двигуна (технічні дані двигуна вибирати з таблиці 14.1 згідно з даними варіантами); побудувати перехідні характеристики за швидкістю та струмом і графіки залежностей швидкості та струму від часу.
Таблиця 14.1 – Параметри двигуна за варіантами
Тут: · Pnom – номінальна потужність двигуна; · Unom – номінальна напруга якоря; · Inom – номінальний струм якоря; · nnom – номінальна швидкість обертання; · RaM – опір якоря двигуна; · Rdp – опір додаткових полюсів двигуна; · J – момент інерції двигуна. Задати технічні дані двигуна і розрахувати параметри двигуна за такими формулами (далі курсивом зображення з Матлабу):
Задати додаткові дані для розрахунків:
Задати графік напруги на якорі двигуна. Знайти аналітичний розв’язок, для чого:
Знайдемо передавальні та перехідні функції за швидкістю та струмом:
Знайдемо перехідні характеристики за струмом і за швидкістю:
Знайдемо і побудуємо графіки залежностей швидкості та струму від часу:
5 Проаналізувати одержані результати і зробити висновки.
Контрольні питання 1 Способи збудження і упраління двигунів постійного струму. 2 Типи якорів і способи зменшення інерційності двигунів. 3 Схема машини постійного струму. 4 Що таке перехідна функція. 5 Що таке перетворення Лапласа. Лабораторна робота №15 Тема: дослідження схеми керування чотирьохшвидкісного електродвигуна Мета: наладка і дослідження типової схеми керування чотиришвидкісним електродвигуном.
Технічне забезпечення: ПЕОМ
Хід роботи Запустити схему виконання роботи (рисунок 15.1). Ознайомитись з апаратурою керування і виконати переключення швидкості оберту двигуна. По черзі перемикати швидкість оберту якоря двигуна. Вивчити схему переключення обмоток і пояснити фізику процесів, що відбуваються в двигуні.
Рисунок 15.1 – Схема дослідження Контрольні питання. 1 Поясніть принцип роботи схеми управління на різних швидкостях. 2 Де використовуються чотиришвидкісні двигуни? 3 Які електричні і механічні блокування передбачені в схемі керування Лабораторна робота № 16 Тема: синтез схем аналогово-цифрових перетворювачів Мета: побудовати і дослідити модель аналогово-цифрового перетворювача в середовищі MATLAB Хід роботи Завданням роботи є: скласти модель, проаналізувати режими роботи і дослідити основні характеристики та параметри аналогово-цифрового перетворювача. Фрагмент вихідного сигналу показано на рисунку 16.2.
Рисунок 16.2 – Фрагменти вхідного і вихідного сигналів АЦП
Контрольні питання 1 Що таке середньоквадратичне відхилення і дисперсія. 2 Що таке квантування і дискретизація. 3 Шум квантування. 4 Параметри, які використовуються при моделюванні АЦП. 5 Типи АЦП. 6 Переваги і недоліки конкретних типів АЦП. Заміховський Л. М., Скрип’юк Р. Б., Незамай Б. С.
З-26Елементи і пристрої автоматики: лабораторний практикум. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. – 95 с.
МВ 02070855-6069-2013
Лабораторний практикум містить методичні вказівки для проведення лабораторних занять з дисциплін «Елементи і пристрої автоматики». Розроблений відповідно до робочої програми навчальної дисципліни. Призначений для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050201 – “Системна інженерія”
УДК 681.58 ББК 32.96-04
© ІФНТУНГ, 2013 ЗМІСТ
ВСТУП………………………………………………………………4 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1 Дослідження мостових вимірювальних схем перетворювачів……………………………..5 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2 Дослідження універсальних аналогових фільтрів………………………………………..………11 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3 Дослідження аналого-цифрового перетворювача…………………………………………………..….20 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 Дослідження цифро-аналогового перетворювача……………………………………………………..27 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5 Синтез цифрових фільтрів…….30 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6 Дослідження терморезистивних перетворювачів…………………………………………………….36 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7 Дослідження термоелектричних перетворювачів…………………………………………………….41 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8 Дослідження індукаційних перетворювачів…………………………………………………….45 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9 Дослідження тензорезистивних перетворювачів …………………………………………………….52 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10 Дослідження індуктивних перетворювачів…………………………………………………….63 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 11 Дослідження вимірювальних підсилювачів……………………………………………………….68 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 12 Дослідження напівпровідникового підсилювача потужності………………….71 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 13 Дослідження напівпровідникових перемикаючих елементів………………….77 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 14 Дослідження динамічного режиму роботи двигуна постійного струму……………………..82 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 15 Дослідження схеми керування чотирьохшвидкісного електродвигуна…………………………..88 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 16 Синтез схем аналого-цифрових перетворювачів…………………………………………………….91
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ…………...…………94 ВСТУП
Автоматика — загальна назва різноманітних механічних, електричних, пневматичних, гідравлічних та електронних пристроїв, які застосовують для автоматизації технологічних процесів, дискретних, неперервсних та гібридних виробництв - ТЕЦ, конвеєрів, верстатів з числовим програмним керуванням, промислових роботів, споруд, а також транспортних засобів та транспортної інфраструктури. Вивчення дисципліни “Елементи і пристрої автоматики” має своєю метою ознайомлення студента з типовим спектром засобів вимірювання та перетворення інформації, що реалізуються нижнім рівнем систем автоматизації. Наведений лабораторний курс призначений сформувати навички, що в майбутньому допоможуть вирішувати реальні завдання побудови автоматизованих систем управління. Лабораторна робота № 1
Тема: дослідження мостових вимірювальних схем перетворювачів
Технічне забезпечення: ПЕОМ, програма EWB 4.0, або аналогічна.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 262; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.221.13.173 (0.187 с.) |
МВ 02070855-6069-2013 © Заміховський Л.М.
, зсунуті по фазі на кут 90°. При проходженні по обмотках статора змінного струму утворюється поле статора (якоря), що обертається із тією ж швидкістю, що і ротор, і в тому ж напрямі.
